[发明专利]一种高效冶金用热风产生方法及装置

说明书

本发明涉及一种高效冶金用热风产生方法及装置；将热风炉烟气全部用于预热燃气，提高燃气预热温度，可降低废烟气排烟温度；利用其他热源如前置燃烧产生的高温烟气、冶金渣余热回收等产生热空气，可显著提高助燃空气预热温度，降低燃气耗用量；分别采用助燃风全量换热产中温空气或与前置燃烧配合换热产高温空气的方式，可适应多种工况和设备状况。通过燃气和助燃空气预热过程的能量分配，实现了能量的最优化利用，经过高效预热的燃气和助燃空气燃烧后可提高冶金入炉风温，增强冶炼强度、降低焦比。本方法具有热品位高、热利用率高、设备简单、操作方便、投资运行成本低等特点。实现了冶金用热风生产和热能回收，具有显著的经济效益。

技术领域

本发明涉及一种冶金用热风高品位、低成本的生产和热能回收方法，特别是热风炉废烟气全部用于预热燃气，利用其他热源产生热空气，混合燃烧产生高温气体用于提高热风炉风温并节省燃料，属于冶金能源和能源回收利用及环保领域。

背景技术

在冶金工业的炼铁、炼钢及火法有色冶金生产过程中，需要1000℃以上的高风温来提供热量。这一高风温通常由热风炉产生，利用燃气燃烧加热蓄热体，再将蓄热体的热量置换到送入冶金炉的空气中，由此完成了冶金炉热风炉的换热过程。热风温度的提高可降低冶金炉燃料比，提高冶金炉的利用效率提高产量，降低成本。因此提高热风的温度对于降低整个钢铁有色工业的能耗具有重要意义。预热燃气和助燃空气可以有效提高热风温度，但由于燃气和助燃空气的预热温度受到热风炉的排烟温度和热管工作温度的限制，且燃气以低热值的高炉煤气为主，目前普遍存在送风温度不高和耗能问题。如何找到有效的提高热风温度的方法并尽可能提高热风炉的换热效率、稳定性，是改善热风炉高效送风的目标。

对此，科技工作者探索了多种提高热风炉送风温度的技术，如向高炉煤气中添加高热值的焦炉煤气、热风炉自身预热、前置燃烧预热等。

向高炉煤气中添加焦炉煤气或转炉煤气的技术，其原因在于焦炉煤气和转炉煤气热值较高，添加后产生的混合燃气热值提高，燃烧换热产生的热风温度也大幅度提高。但是由于焦炉煤气和转炉煤气来源不广泛，价格较高，从成本上考虑并不经济。

自身预热助燃空气技术是利用热风炉向高炉送风后的余热来预热助燃空气，该项技术可提高助燃空气预热温度，高炉风温提高近200℃。但此法只能预热助燃空气，而煤气消耗量增加，烟气热量未能充分利用，且由于送风后的预热使蓄热室内的热量透支，对热风炉构件的寿命有很大影响，热风炉送风前后风温波动较大，均不利于高炉的操作。

前置预热技术采用两级预热，第一级预热采用热风炉排出的低温烟气同时对助燃空气、高炉煤气进行预热；第二级预热采用前置燃烧炉燃烧产生的高温烟气依次对一级预热后的助燃空气和高炉煤气预热，可使送风温度达到1250～1310℃。但此工艺二级预热后的烟气排烟温度高，有一部分热量浪费，热利用效率低；所采用的分离型换热器设备外型巨大使得维修复杂，占地空间大，增加投资；需额外使用大量高炉煤气，运行投入增加。

对热风炉系统而言，目前的主要问题在于预热热源不合理、热风温度难以提高及燃气消耗量大，因此提高热风炉送风温度技术的重难点在于如何找到合适的预热热源，并使热源得到高品位的利用，兼顾热风温度的提高和燃气用量的节省。

热风炉系统有多种预热热源可以利用，如其他工业炉的排出的烟气等，但由于排烟温度低，烟气量及成分不定，因此预热效果不尽理想。要想使得回收的热量得到高品质的利用，就要使回收介质具有较高的温度。而在冶金工业的炼铁、炼钢及火法有色冶金生产过程中，会产生大量高温熔融冶金渣，如炼铁炉中产生的高炉渣、钢渣，有色金属冶炼产生铜渣、铅渣、锌渣等，其出炉温度通常在1400～1600℃左右，每生产一吨金属或钢可产生350～480kg冶金渣，因此回收利用冶金渣的余热对冶金行业节能减排，提高能源效率，有着十分重要的意义。可将其考虑作为热风炉预热技术的热源之一。冶金渣的热能回收和热能利用于热风炉两个环节结合达到整个过程和系统高价值、高效率和低成本才能得到广泛的应用。因此，从熔融冶金渣中所回收热能的高价值、低成本利用是一个关系到冶金渣热能回收利用于热风炉能否得到广泛应用的另一个重要的技术环节。